ধাতু লেজার সংযোজন উত্পাদনে মরীচি আকার প্রযুক্তির প্রয়োগ

লেজার অ্যাডেটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং (এএম) প্রযুক্তি, উচ্চ উত্পাদন নির্ভুলতা, শক্তিশালী নমনীয়তা এবং উচ্চ মাত্রার অটোমেশনের সুবিধা সহ, স্বয়ংচালিত, চিকিৎসা, মহাকাশ, ইত্যাদি ক্ষেত্রে (যেমন রকেটের মতো) প্রধান উপাদানগুলির উত্পাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। জ্বালানী অগ্রভাগ, স্যাটেলাইট অ্যান্টেনা বন্ধনী, মানব ইমপ্লান্ট ইত্যাদি)। এই প্রযুক্তি উপাদান গঠন এবং কর্মক্ষমতা সমন্বিত উত্পাদন মাধ্যমে মুদ্রিত অংশ সমন্বয় কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারেন. বর্তমানে, লেজার অ্যাডেটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তি সাধারণত একটি উচ্চ কেন্দ্র এবং নিম্ন প্রান্ত শক্তি বিতরণ সহ একটি ফোকাসড গাউসিয়ান বিম গ্রহণ করে। যাইহোক, এটি প্রায়শই গলে উচ্চ তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে, যার ফলে পরবর্তীতে ছিদ্র এবং মোটা দানা তৈরি হয়। বিম শেপিং টেকনোলজি এই সমস্যা সমাধানের একটি নতুন পদ্ধতি, যা লেজার রশ্মি শক্তির বন্টন সামঞ্জস্য করে মুদ্রণের দক্ষতা এবং গুণমান উন্নত করে।

ঐতিহ্যগত বিয়োগ এবং সমতুল্য উত্পাদনের সাথে তুলনা করে, ধাতু সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তির সুবিধা রয়েছে যেমন স্বল্প উত্পাদন চক্র সময়, উচ্চ প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা, উচ্চ উপাদান ব্যবহারের হার এবং অংশগুলির ভাল সামগ্রিক কর্মক্ষমতা। অতএব, মহাকাশ, অস্ত্র ও সরঞ্জাম, পারমাণবিক শক্তি, বায়োফার্মাসিউটিক্যালস এবং অটোমোবাইলের মতো শিল্পগুলিতে ধাতু সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বিচ্ছিন্ন স্ট্যাকিংয়ের নীতির উপর ভিত্তি করে, ধাতু সংযোজন উত্পাদন একটি শক্তির উত্স (যেমন লেজার, আর্ক, বা ইলেক্ট্রন রশ্মি) ব্যবহার করে পাউডার বা তারকে গলিয়ে দেয় এবং তারপর লক্ষ্য উপাদান তৈরি করতে তাদের স্তরে স্তরে স্ট্যাক করে। ছোট ব্যাচ, জটিল কাঠামো বা ব্যক্তিগতকৃত অংশ তৈরিতে এই প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। যে উপকরণগুলি ঐতিহ্যগত কৌশলগুলি ব্যবহার করে প্রক্রিয়া করা কঠিন বা কঠিন হতে পারে না সেগুলিও সংযোজন উত্পাদন পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রস্তুতির জন্য উপযুক্ত। উপরোক্ত সুবিধার কারণে, সংযোজনী উৎপাদন প্রযুক্তি দেশীয় এবং আন্তর্জাতিকভাবে পণ্ডিতদের কাছ থেকে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। গত কয়েক দশকে, সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তি দ্রুত অগ্রগতি করেছে। লেজার এডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং ইকুইপমেন্টের স্বয়ংক্রিয়তা এবং নমনীয়তার কারণে, সেইসাথে উচ্চ লেজার এনার্জি ডেনসিটি এবং উচ্চ প্রসেসিং নির্ভুলতার ব্যাপক সুবিধার কারণে, লেজার এডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং টেকনোলজি উপরে উল্লিখিত তিনটি মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং টেকনোলজির মধ্যে দ্রুততম বিকাশ করেছে।

লেজার মেটাল এডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং টেকনোলজিকে আবার এলপিবিএফ এবং ডিইডিতে ভাগ করা যায়। চিত্র 1 LPBF এবং DED প্রক্রিয়াগুলির একটি সাধারণ পরিকল্পিত চিত্র দেখায়। LPBF প্রক্রিয়া, যা সিলেক্টিভ লেজার মেল্টিং (SLM) নামেও পরিচিত, একটি পাউডার বিছানার পৃষ্ঠে একটি নির্দিষ্ট পথ বরাবর উচ্চ-শক্তি লেজার বিম স্ক্যান করে জটিল ধাতব উপাদান তৈরি করতে পারে। তারপর, পাউডার গলে যায় এবং স্তরে স্তরে দৃঢ় হয়। DED প্রক্রিয়া প্রধানত দুটি মুদ্রণ প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত: লেজার গলিত জমা এবং লেজার তারের ফিডিং সংযোজন উত্পাদন। এই উভয় প্রযুক্তিই সিঙ্ক্রোনাসভাবে ধাতব পাউডার বা তারকে খাওয়ানোর মাধ্যমে ধাতব অংশগুলিকে সরাসরি উত্পাদন এবং মেরামত করতে পারে। LPBF-এর তুলনায়, DED-এর উচ্চ উত্পাদনশীলতা এবং বৃহত্তর উত্পাদন এলাকা রয়েছে। উপরন্তু, এই পদ্ধতিটি সুবিধাজনকভাবে যৌগিক উপকরণ এবং কার্যকরীভাবে গ্রেড করা উপকরণ প্রস্তুত করতে পারে। যাইহোক, DED দ্বারা মুদ্রিত অংশগুলির পৃষ্ঠের গুণমান সবসময়ই খারাপ, এবং লক্ষ্য উপাদানটির মাত্রিক নির্ভুলতা উন্নত করার জন্য পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োজন।

বর্তমান লেজার সংযোজন উত্পাদন প্রক্রিয়ায়, ফোকাসড গাউসিয়ান মরীচি সাধারণত শক্তির উত্স। যাইহোক, এর অনন্য শক্তি বিতরণের (উচ্চ কেন্দ্র, নিম্ন প্রান্ত) কারণে এটি উচ্চ তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট এবং গলিত পুলের অস্থিরতার কারণ হতে পারে। মুদ্রিত অংশগুলির নিম্নমানের গঠনের ফলে। উপরন্তু, যদি গলিত পুলের কেন্দ্রের তাপমাত্রা খুব বেশি হয়, তাহলে এটি নিম্ন গলনাঙ্কের ধাতব উপাদানগুলিকে বাষ্পীভূত করবে, যা LBPF প্রক্রিয়ার অস্থিরতাকে আরও বাড়িয়ে তুলবে। অতএব, পোরোসিটি বৃদ্ধির সাথে, মুদ্রিত অংশগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং ক্লান্তি জীবন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে। গাউসিয়ান বীমের অসম শক্তি বন্টনও কম লেজার শক্তি ব্যবহারের দক্ষতা এবং অতিরিক্ত শক্তি অপচয়ের দিকে পরিচালিত করে। উন্নত মুদ্রণের গুণমান অর্জনের জন্য, পণ্ডিতরা শক্তি ইনপুটের সম্ভাবনা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য লেজার শক্তি, স্ক্যানিং গতি, পাউডার স্তর পুরুত্ব এবং স্ক্যানিং কৌশলের মতো প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি পরিবর্তন করে গাউসিয়ান বীমের ত্রুটিগুলির জন্য ক্ষতিপূরণ অন্বেষণ করতে শুরু করেছেন। এই পদ্ধতির খুব সংকীর্ণ প্রক্রিয়াকরণ উইন্ডোর কারণে, নির্দিষ্ট শারীরিক সীমাবদ্ধতা আরও অপ্টিমাইজেশনের সম্ভাবনাকে সীমিত করে। উদাহরণস্বরূপ, লেজারের শক্তি বৃদ্ধি এবং স্ক্যানিং গতি উচ্চ উত্পাদন দক্ষতা অর্জন করতে পারে, তবে প্রায়শই মুদ্রণের গুণমানকে বলিদানের ব্যয়ে আসে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, মরীচি আকৃতির কৌশলগুলির মাধ্যমে লেজারের শক্তি বিতরণের পরিবর্তন উল্লেখযোগ্যভাবে উত্পাদন দক্ষতা এবং মুদ্রণের গুণমানকে উন্নত করতে পারে, যা লেজার সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তির ভবিষ্যতের বিকাশের দিক হতে পারে। রশ্মি শেপিং টেকনোলজি সাধারণত ইনপুট বিমের ওয়েভফ্রন্ট ডিস্ট্রিবিউশন সামঞ্জস্য করে কাঙ্ক্ষিত তীব্রতা বন্টন এবং প্রচার বৈশিষ্ট্যগুলিকে বোঝায়। ধাতু সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তিতে বীম শেপিং প্রযুক্তির প্রয়োগ চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে।

লেজার সংযোজন উৎপাদনে বীম শেপিং প্রযুক্তির প্রয়োগ

ঐতিহ্যগত গাউসিয়ান মরীচি মুদ্রণের ত্রুটিগুলি

ধাতু লেজার সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তিতে, লেজার রশ্মির শক্তি বিতরণ মুদ্রিত অংশগুলির মানের উপর একটি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। যদিও গাউসিয়ান বিমগুলি ধাতব লেজারের সংযোজন উত্পাদন সরঞ্জামগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, তবে তারা সংযোজন উত্পাদন প্রক্রিয়াতে অস্থির মুদ্রণের গুণমান, কম শক্তির ব্যবহার এবং সংকীর্ণ প্রক্রিয়া উইন্ডোগুলির মতো গুরুতর ত্রুটিগুলি ভোগ করে। তাদের মধ্যে, পাউডার গলানোর প্রক্রিয়া এবং ধাতব লেজার সংযোজন প্রক্রিয়া চলাকালীন গলিত পুলের গতিশীলতা পাউডার স্তরের বেধের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। পাউডার স্প্ল্যাশিং এবং ক্ষয় অঞ্চলের উপস্থিতির কারণে, পাউডার স্তরের প্রকৃত বেধ তাত্ত্বিক প্রত্যাশার চেয়ে বেশি। দ্বিতীয়ত, স্টিম কলাম প্রধান পশ্চাৎগামী জেট স্প্ল্যাশ সৃষ্টি করে। ধাতব বাষ্প পিছনের প্রাচীরের সাথে ধাক্কা খেয়ে স্প্ল্যাশ তৈরি করে, যা গলিত পুলের অবতল অঞ্চলের সামনের প্রাচীর বরাবর স্প্রে করা হয় (চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে)। লেজার রশ্মি এবং স্প্ল্যাশগুলির মধ্যে জটিল মিথস্ক্রিয়ার কারণে, বের হওয়া স্প্ল্যাশগুলি পরবর্তী পাউডার স্তরগুলির মুদ্রণের গুণমানকে গুরুতরভাবে প্রভাবিত করতে পারে। এছাড়াও, গলিত পুলে কীহোলগুলির গঠনও মুদ্রিত অংশগুলির গুণমানকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করে। মুদ্রিত অংশের অভ্যন্তরীণ ছিদ্রগুলি মূলত অস্থির লকিং গর্তের কারণে ঘটে।

বিম শেপিং প্রযুক্তিতে ত্রুটিগুলির গঠনের প্রক্রিয়া

বিম শেপিং টেকনোলজি একই সাথে একাধিক মাত্রায় কর্মক্ষমতা উন্নতি করতে পারে, যা গাউসিয়ান বীম থেকে ভিন্ন যেটি অন্য মাত্রার ত্যাগের মূল্যে এক মাত্রায় কর্মক্ষমতা উন্নত করে। বিম শেপিং প্রযুক্তি সঠিকভাবে তাপমাত্রা বন্টন এবং গলিত পুলের প্রবাহ বৈশিষ্ট্য সমন্বয় করতে পারে। লেজার শক্তির বিতরণ নিয়ন্ত্রণ করে, একটি ছোট তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট সহ একটি অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল গলিত পুল পাওয়া যায়। উপযুক্ত লেজার শক্তি বন্টন পোরোসিটি এবং স্পুটারিং ত্রুটিগুলি দমন করার জন্য এবং ধাতব অংশগুলিতে লেজার প্রিন্টিংয়ের গুণমান উন্নত করার জন্য উপকারী। এটি উত্পাদন দক্ষতা এবং পাউডার ব্যবহারের বিভিন্ন উন্নতি অর্জন করতে পারে। একই সময়ে, বিম শেপিং প্রযুক্তি আমাদের আরও প্রক্রিয়াকরণ কৌশল প্রদান করে, প্রক্রিয়া নকশার স্বাধীনতাকে ব্যাপকভাবে মুক্ত করে, যা লেজার সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তিতে একটি বৈপ্লবিক অগ্রগতি।